Instruccions d'aplicació i investigació de làmines microporoses a la indústria de les bateries d'ions de liti-

Les bateries d'ions de liti-, els (super)condensadors, l'electrònica flexible i els materials de blindatge electromagnètic són àrees d'aplicació clau per a la làmina de coure microporosa. El seu desenvolupament està impulsat per tecnologies emergents com ara vehicles elèctrics, bateries de telèfons amb pantalla plegable i blindatge electromagnètic de l'estació base 5G, que ocupen una part important i en ràpid creixement de la cadena industrial.

Actualment, els processos habituals per preparar làmines de coure microporoses inclouen principalment la perforació làser, el punxonat mecànic, el gravat electroquímic i el gravat en solució. Tal com es mostra a la taula següent, el gravat en solució ofereix diferents avantatges en la fabricació de làmines de coure microporoses.

Els enfocaments per augmentar l'energia específica de les bateries d'ions de liti-involucren bàsicament l'ús de materials de càtode i ànode de més capacitat-, paper separador més prim, papers de coure i alumini més prims i minimitzar tant com sigui possible altres additius auxiliars.

The undisputed focus of research and development lies in higher-weight-capacity cathode and anode materials (collectively accounting for over 50% of the total weight). Lithium iron phosphate has little potential left to tap, while ternary materials are progressing towards higher nickel content (NCM 111 -> 523 -> 622 -> 811 ->NCA?). Pel que fa a l'ànode, el progrés depèn en gran mesura de la maduració dels materials de silici-carboni. Què passa amb el seu alt coeficient d'expansió? Què passa amb el cicle de vida insuficient? Un altre mètode és utilitzar paper separador més prim, però els separadors només representen entre el 4 i el 5% del pes de la bateria, i els separadors excessivament prims augmenten el risc de curtcircuits de càtode-ànode, que sovint produeixen més pèrdues que guanys.

Actualment, el gruix de la làmina de coure convencional que s'utilitza en la producció de bateries de -ions de liti és de 8 μm ~ 12 μm (en algunes bateries digitals 3C ja s'utilitza una làmina de coure de 6 ~ 7 μm) i el gruix de la làmina d'alumini és de 12 μm ~ 20 μm. Com a substrats conductors per al càtode i l'ànode, constitueixen entre el 15% i el 20% del pes de la bateria d'ions de liti-. Com podem reduir encara més la proporció de pes de les làmines de coure i alumini per augmentar l'energia específica? És en aquestes circumstàncies que es van concebre les làmines de coure i alumini microporoses.

Especificacions existents de làmines microporoses de coure/alumini (porus creats per processament mecànic, mantenint les propietats físiques originals de la làmina, garantint que no es trenqui durant el recobriment i sense rebaves i sense-fuites)

Per obtenir més informació sobre les làmines d'alumini microporosos, visiteu l'enllaç dels nostres productes a través dehttps://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-alumini-foil.htmlper a més detalls

Quins avantatges ofereixen les làmines microporoses en aplicacions de bateries d'ions de liti-? (Aprenent com a exemple una làmina microporosa amb un 17% de porositat)

• Augmenta de manera directa i eficaç l'energia específica de la bateria d'ions de liti-: per a làmines de la mateixa especificació, la làmina microporosa amb un 17% de porositat redueix el pes en un 17%; a la mateixa densitat d'àrea, la densitat de compactació del càtode i l'ànode augmenta (a mesura que algun material actiu omple els porus).

• Millora eficaçment la capacitat de velocitat de la bateria d'ions de liti-: a les bateries que utilitzen paper d'alumini convencional, la migració de-ions de liti es difon cap a la pestanya de manera bi-dimensional al llarg de la làmina. Després de la perforació, el camí de difusió d'ions de liti-es transforma en una penetració omnidireccional tridimensional. A més, l'augment de l'àrea de contacte entre el material actiu que entra als porus i la làmina redueix el radi de migració d'ions de liti-, millorant l'eficiència conductora. (Opinió personal: el coll d'ampolla que limita el rendiment de la velocitat d'ions de liti no rau en la conducció d'electrons sinó en l'eficiència de transferència d'ions de liti. Per exemple, l'aplicació del negre Ketjen porós com a agent conductor en bateries de tipus de velocitat{12}} produeix millors resultats experimentals que els agents conductors no -porosos.)

• Redueix eficaçment la resistència interna de la bateria d'ions de liti{0}: les proves comparatives amb materials de làmines idèntics mostren que l'ús simultània de làmines de coure i alumini perforades pot reduir la resistència interna entre un 8% i un 20%.

Es suposa que la base teòrica és l'efecte combinat de l'augment de l'àrea de contacte entre la làmina conductora i els materials actius, juntament amb una reducció de la pròpia resistència interna de la làmina. Opinió personal: si el gruix del recobriment de l'elèctrode càtode/ànode és inferior al radi dels microporus de la làmina, la resistència interna pot augmentar; al contrari, disminueix. La distància des dels ions de liti a la capa més externa del recobriment fins a la superfície de la làmina està relacionada amb el rendiment de la velocitat. En el disseny de cèl·lules, una densitat d'àrea més alta pot conduir a un rendiment de velocitat assolible més baix.

• Millora significativament l'eficiència d'infiltració d'electròlits després de la injecció i assegura una uniformitat d'infiltració del 100%: en bateries amb làmina convencional, l'electròlit es difon i s'infiltra des de la perifèria cap al centre longitudinalment. Després de la perforació, la infiltració es converteix en un procés de difusió de permeació tridimensional, eliminant completament els problemes d'infiltració incompleta al centre d'algunes làmines d'elèctrodes. Dins de la indústria, la infiltració inconsistent s'ha identificat com una de les raons de la coherència insuficient entre les cèl·lules individuals.

• Augmenta l'adhesió superficial de la làmina: a través del material dins dels porus, els recobriments a banda i banda de la làmina d'elèctrode càtode/ànode formen una estructura d'enclavament "-I{0}}que redueix significativament la probabilitat de delaminació del material de l'elèctrode.

• Millora la flexibilitat de flexió de la làmina d'elèctrode, fent-la més adequada per a aplicacions de bateries flexibles. (Algunes empreses ja l'han produït en massa-per a bateries de liti portàtils, mostrant millores de rendiment importants.)

• Millora la seguretat de la bateria: les proves realitzades per diversos fabricants de bateries han verificat el seu paper en la seguretat i també ha rebut el reconeixement de proves de clients europeus.
• Augmenta de manera directa i eficaç l'energia específica de la bateria d'ions de liti-: per a làmines de la mateixa especificació, el pes de la làmina microporosa es redueix; a la mateixa densitat d'àrea, la densitat de compactació del càtode i l'ànode augmenta (a mesura que algun material omple els porus).
• Millora eficaçment la capacitat de velocitat de la bateria d'ions de liti-: a les bateries que utilitzen paper d'alumini convencional, la migració de-ions de liti es difon cap a la pestanya de manera bi-dimensional al llarg de la làmina. Després de la perforació, el camí de difusió d'ions de liti-es transforma en una penetració omnidireccional tridimensional, i l'augment de l'àrea de contacte entre el material que entra als porus i la làmina redueix el radi de migració d'ions de liti-, millorant l'eficiència conductora.
• Redueix eficaçment la resistència interna de la bateria d'ions de liti-: l'ús de làmines microporoses pot reduir efectivament la resistència interna.
• Millora la humectació dels electròlits: l'eficiència de la infiltració d'electròlits després de la injecció a les bateries de liti es pot augmentar significativament, millorant potencialment l'eficiència de producció en més d'un 50%, alhora que garanteix una uniformitat d'infiltració del 100%.
• Millora l'adhesió de purins al col·lector de corrent: augmenta l'adhesió superficial de la làmina. A través del material dins dels porus, els recobriments a banda i banda de la làmina de l'elèctrode formen un estat d'enclavament en forma de "H"-, reduint molt la probabilitat de delaminació del material de l'elèctrode.
• Millora la flexibilitat de flexió de la làmina d'elèctrode, fent-la més adequada per a aplicacions de bateries flexibles.
• Redueix la generació de gas de la bateria: durant el processament de paper d'alumini microporós, la superfície de la làmina es sotmet a una neteja secundària per eliminar els olis residuals, reduint les reaccions secundaries amb l'electròlit.
• No requereix canvis en els processos de producció o equips: l'ús de làmines microporoses compleix els requisits dels processos de producció existents com el recobriment i el calandrat, sense necessitat d'equips addicionals o substituïts.

Per obtenir més detalls sobre les làmines microporoses, visiteu l'enllaç dels nostres productes a través dehttps://www.lyhsmetal.com/copper/copper-foil/microporous-copper- foil.htmlper a més detalls

• Prevenció de fuites de recobriment: durant el procés de recobriment de paper microporós de coure/alumini, és essencial evitar les fuites de purins a través dels porus de la làmina a causa de la viscositat excessivament baixa de la purina durant l'extrusió/la polvorització. Les làmines amb diferents mides de porus i nivells de porositat tenen diferents requisits de viscositat per a la pasta. Prenent com a exemple el paper d'alumini microporós amb un 17% de porositat i un diàmetre de porus de 0,35 mm, les proves indiquen que la viscositat del material del càtode hauria d'estar al voltant de 8000 mPa·s, preferiblement no inferior a 6000 mPa·s. La velocitat del transportador necessita un ajust adequat durant el procés de polvorització per extrusió. (Si el purín s'asseu durant massa temps, es pot produir una filtració menor a l'altre costat; un assecat ràpid pot solucionar-ho.)
• Control de les rebaves durant el tall d'elèctrodes: finalment, esperem que els companys que ja han realitzat experiments amb coure microporós o paper d'alumini en bateries d'ions de liti- puguin compartir dades i participar en un intercanvi mutu.
• Nota addicional: la millora del rendiment amb làmina de coure microporosa en condensadors de liti, supercondensadors, bateries de Ni-Cd i Ni-MH és molt significativa. El motiu per no aconseguir una adopció a gran-escala és el cost. L'ús del processament mecànic per a la creació de porus ofereix una eficiència de producció extremadament alta. S'estima que el cost després de la producció en massa a escala serà només lleugerament superior al de la làmina de coure llisa de doble cara convencional.

Per obtenir més informació sobre les làmines d'alumini microporosos, visiteu l'enllaç dels nostres productes a través dehttps://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-alumini-foil.htmlper a més detalls

• Potència Bateries

S'utilitza en vehicles d'energia nova, centrals d'emmagatzematge d'energia, etc., com a material bàsic per al col·lector de corrent d'elèctrode negatiu en bateries de liti. L'estructura microporosa millora l'eficiència del transport d'ions de liti-, redueix la resistència interna, satisfà les demandes de càrrega/descàrrega d'alta velocitat- i millora significativament l'estabilitat del cicle de la bateria i la densitat d'energia.

• Electrònica flexible

S'utilitza en plaques de circuits impresos flexibles i substrats de circuits de dispositius portàtils. Aprofitant les seves característiques primes, lleugeres i poroses, s'adapta a escenaris que impliquen flexions i rodaments repetits, assegurant una conducció estable del circuit i complint els requisits de disseny flexible de productes com els rellotges intel·ligents i les pantalles flexibles.

• Blindatge electromagnètic

S'utilitza en estacions base de comunicacions, instruments de precisió, electrònica militar i altres escenaris. L'estructura porosa millora les capacitats d'absorció i atenuació d'ones electromagnètiques, bloquejant eficaçment les interferències electromagnètiques i assegurant la precisió operativa i la seguretat dels equips en entorns electromagnètics complexos.

• Components de gestió tèrmica

Com a material bàsic per a substrats de dissipació de calor en dispositius d'alta-potència, l'alta superfície específica accelera la conducció i la dissipació de la calor. És adequat per a escenaris d'alta densitat de calor, aborda els problemes de sobreescalfament en xips d'alta-potència, il·luminació LED, dispositius de RF 5G i evita la degradació del rendiment.

Els avantatges de rendiment d'aquesta làmina de coure microporosa són importants i ofereixen (un rendiment de cost-superior). En comparació amb productes relacionats d'empreses líders com Nuode Investment Co., Ltd., Fukuda i Mitsui, compta amb àmplies perspectives de mercat. La tecnologia dura porta nous mercats! Noves oportunitats! Un nou futur!

Per obtenir més informació sobre les làmines microporoses, visiteu l'enllaç dels nostres productes a través dehttps://www.lyhsmetal.com/copper/copper-foil/microporous-copper- foil.htmlper a més detalls